electronica de potencia

MARIO ALBERTO LIEVANO CONTRERAS     -  184749

1)    SCR - SÍMBOLO, ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO BÁSICO.

El SCR (Rectificador controlado de silicio) es un dispositivo semiconductor de 4 capas que funciona como un conmutador casi ideal.

FUNCIONAMIENTO BÁSICO DEL SCR

El siguiente gráfico muestra un circuito equivalente del SCR para comprender su funcionamiento.

Al aplicarse una corriente IG al terminal G (base de Q2 y colector de Q1), se producen dos corrientes: IC2 = IB1.

Este proceso regenerativo se repite hasta saturar Q1 y Q2 causando el encendido del SCR.

LOS PARÁMETROS DEL SCR SON:

- VRDM: Máximo voltaje inverso de cebado (VG = 0)
- VFOM: Máximo voltaje directo sin cebado (VG = 0)
- IF: Máxima corriente directa permitida.
- PG: Máxima disipación de potencia entre compuerta y cátodo.
- VGT-IGT: Máximo voltaje o corriente requerida en la compuerta (G) para el cebado.

2)    TRIAC FUNCIONAMIENTO BÁSICO Y APLICACIONES.

Un TRIAC o tríodo para corriente alterna es un dispositivo semiconductor, de la familia de los transistores. La diferencia con un tiristor convencional es que éste es unidireccional y el triac es bidireccional. De forma coloquial podría decirse que el triac es un interruptor capaz de conmutar la corriente alterna.

APLICACIONES MÁS COMUNES

-su versatilidad lo hace ideal para el control de corrientes alternas.                           -una de ellas es su utilización como interruptor estático ofreciendo muchas ventajas sobre los interruptores mecánicos convencionales y los relés.                   -funciona como interruptor electrónico y también a pila.                                             -se utilizan triacs de baja potencia en muchas aplicaciones como atenuadores de luz, controles de velocidad para motores eléctricos, y en los sistemas de control computarizado de muchos elementos caseros.

LAS CARACTERÍSTICAS DEL TRIAC

 En el 1er. Y 3er. Cuadrantes, son diferentes a las del Diac, la corriente de sostenimiento en cada dirección no está presente en las características del Diac.

El voltaje de rompimiento a saturación es generalmente alto, así que la forma común de encender un Triac es aplicando un disparo de polarización directa.

Si v tiene la polarización mostrada, tenemos que aplicar un disparo positivo; esto cierra el cerrojo izquierdo.

CURVA CARACTERÍSTICA DEL TRIAC

3)    TRANSISTOR DE POTENCIA

El funcionamiento y utilización de los transistores de potencia es idéntico al de los transistores normales, teniendo como características especiales las altas tensiones e intensidades que tienen que soportar y, por tanto, las altas potencias a disipar.

CARACTERISTICAS:

Parámetros	MOS	Bipolar
Impedancia de entrada	Alta (1010 ohmios)	Media (104 ohmios)
Ganancia en corriente	Alta (107)	Media (10-100)
Resistencia ON (saturación)	Media / alta	Baja
Resistencia OFF (corte)	Alta	Alta
Voltaje aplicable	Alto (1000 V)	Alto (1200 V)
Máxima temperatura de operación	Alta (200ºC)	Media (150ºC)
Frecuencia de trabajo	Alta (100-500 Khz)	Baja (10-80 Khz)
Coste	Alto	Medio

CARACTERÍSTICA ESTATICAS:

-Corriente media: es el valor medio de la corriente que puede circular por un terminal (ej. icay, corriente media por el colector).                                                     -Corriente máxima: es la máxima corriente admisible de colector (icm) o de drenador (idm). Con este valor se determina la máxima disipación de potencia del dispositivo.                                                                                                                  -Vcbo: tensión entre los terminales colector y base cuando el emisor está en circuito abierto.
-Vevc: tensión entre los terminales emisor y base con el colector en circuito abierto.                                                                                                                        -Tensión máxima: es la máxima tensión aplicable entre dos terminales del dispositivo (colector y emisor con la base abierta en los bipolares, drenador y fuente en los fet).

4)    DIAC:

FUNCIONAMIENTO DEL DIAC:
El diac (diodo para corriente alterna) es un dispositivo semiconductor de dos conexiones. Es un diodo bidireccional disparable que conduce la corriente sólo tras haberse superado su tensión de disparo, y mientras la corriente circulante no sea inferior al valor característico para ese dispositivo. El comportamiento es fundamentalmente el mismo para ambas direcciones de la corriente. la mayoría de los diac tienen una tensión de disparo de alrededor de 30 v. En este sentido, su comportamiento es similar a una lámpara de neón.

SUS PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS SON:
- Tensión de disparo
- Corriente de disparo
- Tensión de simetría (ver grafico anterior)
- Tensión de recuperación
- Disipación de potencia (Los DIAC se fabrican con capacidad de disipar potencia de 0.5 a 1 watt.)

CURVA CARACTERISTICA DEL DIAC:

 

APLICACIÓN DE LOS DIAC:
Se emplea normalmente en circuitos que realizan un control de fase de la corriente del triac, de forma que solo se aplica tensión a la carga durante una fracción de ciclo de la alterna. Estos sistemas se utilizan para el control de iluminación con intensidad variable, calefacción eléctrica con regulación de temperatura y algunos controles de velocidad de motores.

5)    GTO:

FUNCIONAMIENTO:

Un tiristor gto es un scr que puede apagarse por una pulsación suficientemente grande en su compuerta de entrada, aun si la corriente id excede ih.
se usan desde 1960, pero se potencializaron al final de los años setenta. Son comunes en las unidades de control de motores, ya que eliminan componentes externos para apagar los scr en circuitos de cc.

 

CARACTERISTICAS:

-el disparo se realiza mediante una vgk >0
-el bloqueo se realiza con una vgk < 0.
-la ventaja del bloqueo por puerta es que no se precisan de los circuitos de bloqueo forzado que requieren los scr.
-la desventaja es que la corriente de puerta tiene que ser mucho mayor por lo que el generador debe estar más dimensionado.
-el gto con respecto al scr disipa menos potencia.

APLICACIONES:

Como el gto tiene una conducción de corriente unidireccional, y puede ser apagado en cualquier instante, éste se aplica en circuitos chopper (conversiones de dc- dc) y circuitos inversores (conversiones dc -ac) a niveles de potencia en los que los mosfet's, tbj's e igbt's no pueden ser utilizados. a bajos niveles de potencia los semiconductores de conmutación rápida son preferibles. en la conversión de ac - dc, los gto's, son útiles porque las estrategias de conmutación que posee, pueden ser usadas para regular la potencia, como el factor de potencia.

6)    IGBT:

FUNCIONAMIENTO:

El transistor bipolar de puerta aislada (igbt, del inglés insulated gate bipolar transistor) es un dispositivo semiconductor que generalmente se aplica como interruptor controlado en circuitos de electrónica de potencia.
este dispositivo posee la características de las señales de puerta de los transistores de efecto campo con la capacidad de alta corriente y bajo voltaje de saturación del transistor bipolar, combinando una puerta aislada fet para la entrada de control y un transistor bipolar como interruptor en un solo dispositivo. el circuito de excitación del igbt es como el del mosfet, mientras que las características de conducción son como las del bjt.

CARACTERISTICAS:

El igbt es adecuado para velocidades de conmutación de hasta 20 khz y ha sustituido al bjt en muchas aplicaciones. Es usado en aplicaciones de altas y medias energía como fuente conmutada,  control de la tracción en motores y cocina de inducción. Grandes módulos de igbt consisten en muchos dispositivos colocados en paralelo que pueden manejar altas corrientes del orden de cientos de amperios con voltajes de bloqueo de 6.000 voltios.

Se puede concebir el igbt como un transistor darlington híbrido. Tiene la capacidad de manejo de corriente de un bipolar pero no requiere de la corriente de base para mantenerse en conducción.
 CURVA CARACTERISTICA:

 

7)    MOSFET:

FUNCIONAMIENTO:

Un transistor mosfet consiste en un sustrato de material semiconductor dopado en el que, mediante técnicas de difusión de dopantes, se crean dos islas de tipo opuesto separadas por un área sobre la cual se hace crecer una capa de dieléctrico culminada por una capa de conductor. Los transistores mosfet se dividen en dos tipos fundamentales dependiendo de cómo se haya realizado el dopaje:

-Tipo nMOS: Sustrato de tipo p y difusiones de tipo n.                                              -Tipo pMOS: Sustrato de tipo n y difusiones de tipo p.

APLICACIONES:

-resistencia controlada por tensión.                                                                            -circuitos de conmutación de potencia (hexfet, fredfet, etc.).                                     -mezcladores de frecuencia, con mosfet de doble puerta.

VENTAJAS:

-Consumo en modo estático muy bajo.                                                                                       -Tamaño muy inferior al transistor bipolar (actualmente del orden de media micra).             -Gran capacidad de integración debido a su reducido tamaño

 

BIBLIOGRAFÍA:

1)    www.scr-rrpp.com/En caché - Similares -

2)    www.ametrade.com/sp/electronics/products/GTOthyristors.shtml.

3)    www.ecured.cu/index.../Tiristor_desactivado_por_compuerta_(GTO).

4)    www.mofet.macam.ac.il/englishEn caché 

5)    www.neoteo.com/igbt-mosfet-electronica-de-potencia.

6)    www.unicrom.com/Tut_DIAC.asp

 1)      TEMPORIZADOR  SERIE ELECTRÓNICO 881 -  GENERADOR DE IMPULSOS REGULABLES ADAPTABLE A EN ELECTROVALVULAS:

A) PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO: transforma el voltaje permanente y lo convierte en impulsos con una temporización con una compuerta ON que se puede regular de 2 a 40 segundos con un tiempo de reposo que es OFF que es regulable de 0.5 a 45 mini segundos

APLICASIONES:

ACCIONAMIENTO MANUAL   

2)    TIPO PALANCA: este pulsador abre o cierra el circuito de funcionamiento lo que cambia es  su estructura del resto hace lo mismo que cualquier pulsador dependiendo del sitio en que se colóquese va a escoger el más adecuado más que todo es por comodidad, también se coloca directamente en el objeto que genere movimiento de frente.

                        ACCIONAMIENTO MANUAL

3)    TIPO PEDAL: Este tipo de final de carrera tiene el mismo funcionamiento que los anteriores lo que cambia es la forma de utilización que es por medio del pie como una especie de chancleta que se oprime con los pies.

    

  4) TIPO RODILLO: Este tipo de final de carrera abre o cierra el circuito de mando  y además este no termina su función hasta que que el objeto haga su recorrido completo y se mantiene oprimido y por medio del rodillo el objeto se puede desplazar con gran facilidad con el interruptor.

                                                                                                                                             

                                              ACCIONAMIENTO MECANICO

5)    TIPO RESORTE: Este es un interruptor que su modo de operación es por medio de la deformación de un resorte abre o cierra el circuito de mando. Posee una mejor resistencia al movimiento mecánico.

 ACCIONAMIENTO  MECÁNICO

            

6)    <TIPO ELECTRICO: Los finales de carrera proporcionan una señal al sobrepasar un valor límite ajustado. Esta señal puede activar avisos visuales o acústicos, así como controlar válvulas piloto u otros equipos de conmutación. Además, son aptos para su conexión a un control central o a un sistema de alarmas.

 

 

 

 

 

 

ACCIONAMIENTO  MECANICO

 

PARTES INTERNAS:

SENSOR INDUCTIVO:

FUNCIONAMIENTO

CARACTERISTICAS TECNICAS PARA SU COMPRA:

Tamaño  - M12x1 M18x1

Distancia detección - (mm) 2 4 5 8

Frecuencia de respuesta- 800 Hz 400 Hz

Histéresis- <10% de la distancia de detección

Tensión de alimentación- 10 a 30 Vdc

Intensidad de salida -200 mA (ohmica) / 100 mA (inductiva)

Tensión residual- 2 V ( a 24 Vdc y 200 mA)

Corriente de vacío -0.5 mA ( a 24 Vdc)

Temperatura de trabajo -10º C a +65ºC

Resistencia de aislamiento- ³100 MW (a 500 Vdc)

Resistencia dieléctrica -1000 Vac, 1 minuto (a 50/60Hz)

Indicación- LED rojo (NPN), LED verde (PNP)

Grado de protección- IEC IP-67

Material Carcasa-: Latón, Cabeza: ABS

Conector- (referencia con C) Macho, 4 pin (M12x1), de latón

Conector aéreo- Hembra, 4 pin (manguera 3 hilos: 2 m)

VENTAJAS Y DESVENTAJAS:

-son pequeños              -hacen distancias inferiores

-sin contacto.                –detecta solo materiales metálicos.

-sin desgaste.

SENSOR CAPACITIVO:

FUNCIONAMIENTO: Los electrodos de la cara de detección del dispositivo permiten detectar las condiciones dieléctricas en su entorno más cercano. Dependiendo de la distancia entre el objeto (o material) a detectar y el sensor capacitivo, cambia

La capacitancia en la zona de medida. La capacitancia no sólo depende de la distancia mencionada, sino también de la constante dieléctrica (er) del objeto, así como de su forma. A medida que el sensor se acerca al objetivo, la capacitancia

Aumenta. Cuando se alcanza un valor de umbral, el oscilador interno se activa. Por medio de circuitos electrónicos, degenera una corriente eléctrica variable, la cual, dependiendo del modelo, se puede usar como señal de corriente lineal o

Como una salida binaria de tensión. Usando sensores capacitivos se pueden controlar directamente, circuitos electrónicos

y autómatas programables, así como relés o contactároslos sensores capacitivos están encapsulados en carcasas sintéticas

o metálicas y rellenos de resina epoxi .Son, además, insensibles a la suciedad y los golpes.

CARACTERISTICAS TECNICAS PARA SU COMPRA:

Dist. Trabajo mín./máx. Ajustable -0,5... 5 mm 0... 6 mm 0 ...

Material de la carcasa - PPO Acero inoxidable V2A PTFE

Cara de detección - PPO PTFE

Conexión - 1) PUR 4 x 0,14 mm2

Grado de protección - IP 67 IP 67

Montaje -  Enrasable

Máx. Frecuencia conmutación -  500 Hz

Datos técnicos adicionales - 2) Tabla 1

Conexionado - 3) Diagrama 1

LED - Verde / amarillo

Alimentación -10... 35 VDC 10...

Temperatura ambiente -25... +70 °C -25... +70 °

 Intensidad salida - ≤ 2 x 250 mA

Certificaciones -  CE, RoHS

VENTAJAS Y DESVENTAJAS:

- Carcasas sintéticas o metálicas.                        -tendencia de des calibración

- Dispositivos de 4 o 2-hilos.                                 -errores de medición.

- Distancias de trabajo ajustables.                       

- Para la detección de todo tipo de materiales.

SENSORES FOTOELÉCTRICOS: Los sensores fotoeléctricos los encontramos

En los ascensores, evitando que se cierre la puerta, en caso de nuevas incorporaciones, o como

Elemento de seguridad en puertas de garaje, evitando que la puerta se cierre, si en ese momento

Pasa algún vehículo o viandante. Note el conexionado de una célula fotoeléctrica.

CARACTERISTICAS:

Diámetro : 18 mm Alcance censado: 40 cm regulable Detección: Material opaco y claro Alimentación: 10 - 30 Vdc Sensibilidad : Ajustable Tipo de salida : NPN / PNP Grado de protección : IP 67 Modo de operación : luz y sombra seleccionable Origen: Estados Unidos USA

BARRERA: En los detectores de barrera, el objeto se interpone entre el emisor del haz

Luminoso y el receptor. Si la luz no llega al receptor se produce la acción de Conmutación. El emisor suele ser una lámpara ayudada por un difusor Luminoso, de tal forma que el haz de luz se direcciona.

REFLEX: Los detectores se denominan réflex, cuando el emisor del haz luminoso y el receptor, están en la misma ubicación y el elemento contrario es un reflector o catadióptrico, En los detectores difusores, un objeto cualquiera realiza la función de reflector. El emisor y receptor están en el mismo espacio. No permiten que la distancia sea elevada.

MOTOR BRUSHLESS:

FUNCIONAMIENTO: El motor brusheess o sin escobillas es una máquina eléctrica de la categoría de máquinas sincrónicas, cuyo rotor está constituido por uno o por varios imanes permanentes, y que está dotado de un captador de posición retórica  Este motor funciona con corriente continua. Su denominación es dada porque este tipo de motor no contiene ningún colector giratorio y por consiguiente, ninguna escobilla.  Sin embargo, un sistema electrónico de comando debe asegurar la conmutación de la corriente en los arrollamientos estatuticos. Este dispositivo puede estar integrado al motor para las pequeñas potencias o integrado al exterior en forma de un convertidor de potencia (ondulador).Este motor trabaja por medio del campo magnético que se genera por la corriente que circula por los varios imanes permanentes.

SE CARACTERIZA POR: se caracterizan precisamente por eso, por no tener ningún elemento que provoque rozamiento entre el rotor y la carcasa exterior sin escobillas. Son muy usados en muchas aplicaciones, pero las que son más utilizadas seguramente sean los discos duros y los ventiladores de los PC. La mayoría por mayor rendimiento

SU CLASIFICACION ES: Una primera clasificación de estos motores se realiza en base a la forma de la onda de tensión inducida y los divide en dos grupos. En el primero se encuentran aquellos cuya onda de tensión inducida es sinusoidal, también llamados "Motores Síncronos de Imanes Permanentes". Son motores de altas prestaciones y se emplean sobre todo en servosistemas. En un segundo grupo se incluyen los de onda trapezoidal, conocidos como “Motores de Corriente Continua sin Escobillas, o "BRUSHLESS DC”. Suelen ser motores de pequeña potencia y de prestaciones dinámicas no muy exigentes

- son de una aleación de cobre y en motores más grandes son de un compuesto a base de carbón.
Estos motores carecen de colector y escobillas o carbones. Entonces como funcionan? Es simple, en vez de funcionar en DC funcionan en AC, la mayoría se alimentan con una señal trifásica, esta señal idealmente debería ser sinusoidal, pero en la práctica son pulsos, haciendo que la señal sea un continua pulsante o bien una continua con mucho componente de AC sin embargo se los clasifica como de DC porque al igual que los motores comunes tienen imanes permanentes.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

Los motores brushless tienen muchas ventajas por sobre los motores brushed (con escobillas) entre ellas las más nombradas son:

-Mayor eficiencia (menos perdida por calor)

-Mayor rendimiento (mayor duración de las baterías para la misma potencia)

-Menor peso para la misma potencia

-Conmutación electrónica basada en sensores de posición de efecto Hall

-Requieren menos mantenimiento al no tener escobillas

-Relación velocidad/par motor es casi una constante

-Mayor potencia para el mismo tamaño

-Mejor disipación de calor

-Rango de velocidad elevado al no tener limitación mecánica.

-Menor ruido electrónico (menos interferencias en otros circuitos)

VENTAJAS DE UN MOTOR COMÚN O BRUSHLESS:

-Control mediante solo dos cables

-Se le remplazan las escobillas y se le extiende la vida útil

-Bajo costo de construcción

-Control mediante un circuito simple y económico

-No se necesita un control para una velocidad constante

-Puede funcionar en un ambiente de condiciones extremas ya que no tiene electrónica asociada

DESVENTAJAS DE UN MOTOR BRUSH LESS:

-Requiere un mantenimiento periódico

-La relación velocidad/par motor es relativamente plana pero a altas velocidades la fricción de las escobillas aumenta y reduce el par motor útil.

-Poco poder de disipación de calor

-Rotor con mucha inercia, lo cual limita los cambios de velocidad

-Menor rango de velocidad, limitado por las escobillas

-Las chispas que se generan en las escobillas generan mucho ruido electrónico y pueden causar interferencia electromagnética a otros circuitos electrónicos.

DIAGRAMA CON SUS PARTES:

DATOS TÉCNICOS DEL MOTOR BRUSH LESS :

ACCIONAMIENTO MANUAL

El temporizador electrónico, generador de impulsos regulables, se adapta al pilotaje automático de:

- Purga de secadores de aire o compresores; desde que está bajo tensión, provoca el funcionamiento de una

Electroválvula durante el tiempo necesario para el vaciado de condensados a intervalos regulares y regulables.

- Ciclos de regado o soplado

- Todas las aplicaciones con secuencias repetitivas basadas en el tiempo.

CARACTERISTICAS ELECTRICAS:

Tensiones de alimentación 24 V a 240 V CC ou CA (50/60 Hz)

Corriente inicial máxima 10 A durante 10 ms

Consumo 4 mA maxi.

Repetitividad ± 0,1%

Precisión de escala ± 10%

INSTALACIÓN

-Si la anchura Del cuerpo de la electroválvula lo permite, el temporizador se puede orientar en 180° con respecto al eje de conexión.

-Respetar el montaje de la junta de estanquidad entre bobina y temporizador y junta Del conector.

-Orientable en 180°. Tener en cuenta las potencias máximas de mando.

-Conexión por conector ISO 4400.

FINALES DE CARRERA:

FUNSIONAMIENTO:

Los interruptores o sensores finales de carrera, también llamados interruptores de posición, son interruptores que detectan la posición de un elemento móvil mediante accionamiento mecánico. Son muy habituales en la industria para detectar la llegada de un elemento móvil a una determinada posición. Existen multitud de tipos de interruptores final de carrera que se suelen distinguir por el elemento móvil que genera la señal eléctrica de salida. Se tienen, por ejemplo, los de lengüeta, bisagra, palanca con rodillo, varilla, palanca metálica con muelle, de pulsador, etc. Entre sus características, se destaca la unión entre el cabezal de operación y el cuerpo, que usa un innovador sistema de fijación de bayoneta del accionado, lo que permite removerlo y reposicionarlo sin la utilización de herramientas

CARACTERÍSTICAS                                          VENTAJAS:

-Funcionamiento de apertura positiva de            -Adecuado para aplicaciones donde el espacio es restringido.

Contactos normalmente cerrados según             -Fácil y rápido de instalar.

EN 60947-5-1-3.                                                  -Adecuado para ambientes de funcionamiento difícil.

-Construcción compacta.                                      -Flexibilidad de aplicación.

-Pre cableado.                                                      -Mayor numero de aplicación.

-Caja de zinc fundido a presión.                           -capacidad de émbolos múltiples.               -              

-Amplia gama de actuadores.

-Variedad de longitud de cables.

-Cable con salida lateral e inferior.

-Montaje simple con 2 tornillos.

-IP 65/66/67.

-Certificado por UL, CSA (924CE), CE.

TIPOS DE FINALES DE CARRERA:

1) TIPO PULSADOR: detecta el movimiento directamente y se coloca directamente al frente de elemento en movimiento para que tenga efecto y básicamente es un botón que con el movimiento de un aparato cierra o abre el funcionamiento.

 Esta compuesta por medio de una bobina electromagnética que por medio de su campo magnético detecta objetos metálicos o conductores. Esta ignora los elementos no metálicos